专利名称：一种多通道异步采样adc实现多通道同步采样的方法
技术领域：
本发明涉及数字信号处理技术领域，特别是涉及一种多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法。
背景技术：
智能电网监测、多天线技术、阵列信号处理等领域，需要多通道模拟信号的同步数据采集。目前实现多通道同步数据采集的方法包括1、多路ADC芯片同步采集，采用同步时序逻辑保证多路ADC采样与转换时序完全同步；2、单路ADC芯片配合多路采样保持器芯片， 在采样保持器完成多路信号同步采样之后，单路ADC顺序转换采样保持器中多通道信号；
3、专用多通道同步采样芯片(如ADI公司生产的AD7606)，单芯片完成多通道模拟信号的同步数据采集；4、复采样结合数字插值算法实现多通道模拟信号的同步数据采集。其中方法I和方法2两种实现多通道同步采样的方法电路复杂，功耗与系统实现成本较高；方法3以单芯片方式实现多通道同步采样，只是方法2的单芯片集成化，功耗和成本仍较高；方法4采用数字插值的方法单ADC实现多通道模拟信号的同步采样，插值运算需进行实型变量的乘除运算，运算量较高，占用系统存储空间，在实时性与系统运算资源开销之间难以有效平衡。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法，可在实时性与系统运算资源开销之间得到有效平衡。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法，在一个采样周期内，对N个模拟输入通道对称通道序列执行M次对称复采样，然后将单个模拟输入通道的多次采样值累加，得到多个通道的通道序列对称点处单采样点同步采样数据，其中，N > 2、M > 2。所述单个ADC转换器对N通道模拟输入信号执行的M次复采样时按照对称通道序列方式进行，所述对称通道序列方式为中心对称的通道序列方式。所述中心对称的通道序列方式的对称中心为系统采样周期中N通道等效同步采样时刻。在采样周期满足奈奎斯特采样定律前提下，M数值越大，系统对N通道模拟信号采样到的同步数据精度越高，采样噪声越小。所述多个通道的通道序列的排序将决定N通道同步采样的通道间同步误差大小，在序列中间隔越远，同步误差将相应增加。有益效果由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果本发明对N个模拟输入通道对称通道序列执行M次对称复采样，然后将单个模拟输入通道的多次采样值累加，得到多个通道的通道序列对称点处单采样点同步采样数据。如果需要绝对精度采样数据，可将同步采样数据除以复采样次数即可。本方法成本低，运算量低，可在实时性与系统运算资源开销之间得到有效平衡。
图I是本发明中N个模拟输入通道对称通道序列示意图；图2是本发明中MSP430F5438内部ADC逻辑结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明的实施方式涉及一种多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法，在一个采样周期内，对N个模拟输入通道对称通道序列执行M次对称复采样，然后将单个模拟输入通道的多次采样值累加，得到多个通道的通道序列对称点处单采样点同步采样数据，其中，N彡2、M彡2。其中，N个模拟输入通道对称通道序列如图I所示。如果需要绝对精度采样数据，可通过将单采样点同步采样数据除以复采样次数获得。假设系统采样周期TS ;单通道单次采样时间ts ;通道数N (其中N为整数，并且N彡2);复采样次数:M(其中M为整数，并且M彡2);通道序列采样执行周期HXMXN ；在某系统采样周期Tx周期内，N通道等效同步采样时刻tsample ;通道N在Tx周期内第M次复采样数据YNtM ;通道N在Tx周期tsample时刻同步采样数据YNt ;通道N在Tx周期tsample时刻绝对精度同步采样数据YNtA ;在Ts>Tse条件满足情况下，YNt= Σ MYNtM，YNtA=YNt/M。其中单个ADC转换器对N通道模拟输入信号对称通道序列执行M次对称复采样，要求在单个系统采样周期Ts以内完成。在ADC性能不损失前提条件下，通道序列采样执行周期Tse越小，N通道同步性能越好。单个系统采样周期Ts内，单个ADC转换器对N通道模拟输入信号执行的M次复采样，要求按照对称通道序列方式进行，对称方式为中心对称，其中对称中心即为某系统采样周期Tx周期内，N通道等效同步采样时刻tsample。其中单个ADC转换器对N通道模拟输入信号对称通道序列执行M次对称复采样，要求M为整数，并且M > 2，即每个系统采样周期内，要求对N个通道进行不小于2次对称通道序列方式ADC转换。在系统采样周期满足奈奎斯特采样定律前提下，M数值越大，系统对N通道模拟信号采样到的同步数据精度越高，采样噪声越小。其中单个ADC转换器对N通道模拟输入信号对称通道序列执行M次对称复采样，在N确定的前提条件下，模拟输入信号对称通道序列的排序将决定N通道同步采样的通道间同步误差大小，在序列中间隔越远，同步误差将相应增加。单个ADC转换器对N通道模拟输入信号对称通道序列执行M次对称复采样，要求在单个系统采样周期Ts以内完成，但是并不要求通道序列单次采样时刻间隔均匀(均匀采样)，在满足Ts>Tse，并保证N通道M次单次采样时刻以等效同步采样时刻tsample为对称中心成中心对称分布前提条件下，允许通道序列单次采样时刻间隔任意。下面结合附图对一种多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法实施例作一详细说明，以便对本发明有更进一步的了解和认同。选用MSP430F5438内置16通道12位SAR型ADC，通过内部ADC控制寄存器的配置实现4路外部ADC通道同步数据采集。通道数N=4，系统采样周期设定Ts=lms。设置MSP430F5438内置ADC时钟为系统时钟8MHz，采样保持ADC时钟周期数设置为128，单通道单次采样时间ts=0. 017625ms。设置复采样次数M=2。Tse=tsXMXN=0. 141ms。系统设定满足Ts>Tse的同步采样方法实现要求。对称通道序列定义为
权利要求
1.一种多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法，其特征在于，在一个采样周期内，对N个模拟输入通道对称通道序列执行M次对称复采样，然后将单个模拟输入通道的多次采样值累加，得到多个通道的通道序列对称点处单采样点同步采样数据，其中，N > 2、M彡2。
2.根据权利要求I所述的多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法，其特征在于，所述单个ADC转换器对N通道模拟输入信号执行的M次复采样时按照对称通道序列方式进行，所述对称通道序列方式为中心对称的通道序列方式。
3.根据权利要求2所述的多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法，其特征在于，所述中心对称的通道序列方式的对称中心为系统采样周期中N通道等效同步采样时刻。
4.根据权利要求I所述的多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法，其特征在于，在采样周期满足奈奎斯特采样定律前提下，M数值越大，系统对N通道模拟信号采样到的同步数据精度越高，采样噪声越小。
5.根据权利要求I所述的多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法，其特征在于，所述多个通道的通道序列的排序将决定N通道同步采样的通道间同步误差大小，在序列中间隔越远，同步误差将相应增加。
全文摘要
本发明涉及一种多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法，在一个采样周期内，对N个模拟输入通道对称通道序列执行M次对称复采样，然后将单个模拟输入通道的多次采样值累加，得到多个通道的通道序列对称点处单采样点同步采样数据，其中，N≥2、M≥2。本发明成本低，运算量低，可在实时性与系统运算资源开销之间得到有效平衡。
文档编号H03M1/12GK102946251SQ20121043995
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者宋恩亮, 张鑫, 刘华巍, 李宝清, 袁晓兵 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所